Pengaruh Penambahan Serat Kaca Terhadap Sifat Mekanis Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik

Pengaruh Penambahan Serat Kaca Terhadap Sifat Mekanis Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik

Informasi dokumen

Penulis

Yoges A/P Vellasamy

Sekolah

Universitas Sumatera Utara, Fakultas Kedokteran Gigi

Jurusan Kedokteran Gigi
Tempat Medan
Jenis dokumen Skripsi
Bahasa Indonesian
Format | PDF
Ukuran 6.09 MB
  • Bahan Gigitiruan
  • Nilon Termoplastik
  • Serat Kaca

Ringkasan

I.Latar Belakang Penggunaan Nilon Termoplastik sebagai Bahan Basis Gigitiruan

Penelitian ini menyelidiki pengaruh penambahan serat kaca pada nilon termoplastik sebagai bahan basis gigitiruan. Nilon, yang telah digunakan sejak tahun 1950-an, menawarkan kelebihan seperti bobot ringan, estetika baik, bebas monomer, dan sifat hipoalergenik. Namun, kelemahan utamanya adalah penyerapan air yang tinggi, yang menurunkan kekuatan transversal dan modulus elastisitas. Penambahan serat kaca, dibantu oleh silane coupling agent, diharapkan dapat mengatasi masalah ini.

1. Kelebihan dan Kekurangan Nilon Termoplastik sebagai Basis Gigitiruan

Penggunaan nilon sebagai bahan basis gigitiruan telah dikaji sejak tahun 1950. Nilon menawarkan beberapa keunggulan, yaitu tidak memerlukan cangkolan logam, ringan, estetis, bebas monomer, dan hipoalergenik. Sifat-sifat ini menjadikan nilon alternatif yang baik bagi pasien yang alergi terhadap resin akrilik konvensional, nikel, atau kobalt kromium. Akan tetapi, nilon termoplastik juga memiliki kekurangan signifikan, yaitu penyerapan air yang tinggi. Tingginya penyerapan air ini menyebabkan molekul air berdifusi ke dalam rantai poliamida, memutus rantai panjang poliamida dan ikatan antarmolekul. Akibatnya, kekuatan mekanis nilon menurun, dan ini menjadi fokus utama penelitian untuk meningkatkan kinerja nilon sebagai basis gigitiruan yang handal dan tahan lama. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mencari solusi untuk mengatasi kelemahan utama tersebut.

2. Strategi Peningkatan Kekuatan Mekanis Nilon dengan Penambahan Serat Kaca

Salah satu upaya untuk mengurangi penyerapan air dan meningkatkan kekuatan mekanis nilon adalah dengan menambahkan serat kaca. Penambahan serat kaca diharapkan dapat mengisi rongga-rongga kosong dalam matriks poliamida nilon. Proses penyatuan serat kaca ke dalam matriks poliamida membutuhkan bahan perekat (adhesif), yaitu silane coupling agent. Silane berperan penting dalam membentuk ikatan yang kuat antara serat kaca (anorganik) dan matriks nilon (organik). Dengan demikian, diharapkan penambahan serat kaca dan silane coupling agent dapat secara efektif mengurangi penyerapan air, meningkatkan kekuatan transversal, dan modulus elastisitas nilon termoplastik, sehingga menghasilkan basis gigitiruan yang lebih kuat dan tahan lama. Ini merupakan inovasi penting dalam meningkatkan kualitas dan kegunaan nilon sebagai bahan basis gigitiruan.

3. Pertimbangan Klinis dan Harapan terhadap Modulus Elastisitas Nilon

Sebagian besar klinisi menginginkan basis gigitiruan yang kaku, dengan modulus elastisitas tinggi untuk mencegah deformasi permanen selama proses pengunyahan. Namun, nilon termoplastik justru diminati pasien karena sifatnya yang fleksibel. Fleksibilitas ini disebabkan oleh struktur kimia linear nilon yang menyebabkan ikatan sekunder (ikatan hidrogen) relatif lemah. Penelitian ini mempertimbangkan aspek ini, mengingat bahwa peningkatan modulus elastisitas dapat mengurangi fleksibilitas nilon. Oleh karena itu, tujuan utama penelitian ini bukanlah hanya meningkatkan modulus elastisitas, tetapi juga untuk menyeimbangkan peningkatan kekuatan mekanis dengan mempertahankan fleksibilitas nilon yang menjadi keunggulannya, sehingga tetap nyaman digunakan pasien. Penelitian ini berusaha untuk menemukan titik keseimbangan antara kekuatan dan fleksibilitas.

4. Tinjauan Pustaka Mengenai Pengaruh Penambahan Serat Kaca pada Basis Gigitiruan

Konsentrasi serat kaca dan ikatan kimia antara serat kaca dan matriks polimer akan sangat mempengaruhi kekuatan mekanis nilon termoplastik. Penelitian sebelumnya oleh Stipho (1998) menunjukkan bahwa penambahan serat kaca 1% pada resin akrilik meningkatkan kekuatan transversal, namun penambahan lebih dari 1% justru melemahkannya. Uzun dan Keyf (2001) menemukan peningkatan kekuatan transversal dan modulus elastisitas pada resin akrilik dengan penambahan serat kaca 1%. Orsi IA dkk. (2001) melaporkan bahwa penambahan serat kaca 10% mengurangi penyerapan air. Penelitian-penelitian ini memberikan dasar dan konteks penting untuk penelitian saat ini, yang bertujuan untuk memvalidasi dan memperluas pemahaman mengenai dampak penambahan serat kaca pada nilon termoplastik. Penelitian ini bermaksud untuk mengkaji lebih detail pengaruh berbagai konsentrasi serat kaca pada nilon, serta memvalidasi temuan-temuan sebelumnya.

II.Metode Penelitian Pengaruh Serat Kaca terhadap Sifat Mekanis Nilon Termoplastik

Penelitian eksperimental ini membandingkan nilon termoplastik tanpa penambahan serat kaca (kontrol) dengan sampel yang diberi tambahan serat kaca 1% dan 1,5%. Parameter yang diukur meliputi penyerapan air, kekuatan transversal, dan modulus elastisitas. Uji ANOVA digunakan untuk menganalisis data. Ukuran sampel mengikuti standar International Standards Organization (ISO) No 4049 dan 1567.

1. Desain Penelitian dan Kelompok Sampel

Penelitian ini menggunakan rancangan eksperimental laboratoris untuk menguji pengaruh penambahan serat kaca terhadap sifat mekanis nilon termoplastik sebagai bahan basis gigitiruan. Sampel dibagi menjadi tiga kelompok: kelompok kontrol (nilon termoplastik tanpa penambahan serat kaca) dan dua kelompok perlakuan. Kelompok perlakuan menerima penambahan serat kaca potongan kecil berukuran 3 mm dengan konsentrasi 1% dan 1,5%. Ukuran sampel disesuaikan dengan standar International Standards Organization (ISO) No. 4049 untuk pengujian penyerapan air, yaitu (15 ± 1) mm x (0,5 ± 0,1) mm, dan ISO No. 1567 untuk pengujian kekuatan transversal dan modulus elastisitas, yaitu 64 mm x (10 ± 0,2) mm x (3,3 ± 0,2) mm. Pemilihan ukuran sampel dan metode pengujian ini memastikan konsistensi dan keabsahan hasil penelitian sesuai standar internasional yang berlaku dalam bidang kedokteran gigi.

2. Prosedur Pengujian Penyerapan Air

Pengukuran penyerapan air dilakukan menggunakan timbangan digital. Sampel yang telah dipoles dikeringkan dalam desikator pada suhu 37°C selama 24 jam untuk menghilangkan kelembapan. Berat sampel sebelum perendaman (m1) dicatat. Kemudian, sampel direndam dalam aquades dan disimpan dalam inkubator pada suhu 37°C selama 7 hari. Setelah 7 hari, sampel dikeluarkan, dibersihkan, dan ditimbang kembali setelah 1 menit (m2). Sampel kemudian dimasukkan kembali ke desikator hingga berat konstan (m3). Perbedaan berat (m2-m1) digunakan untuk menghitung nilai penyerapan air. Metode ini memastikan pengukuran penyerapan air dilakukan dengan presisi dan akurat, meminimalisir pengaruh faktor eksternal seperti kelembapan lingkungan. Detail prosedur ini memastikan keakuratan dan reproduksibilitas hasil pengukuran penyerapan air.

3. Prosedur Pengujian Kekuatan Transversal dan Modulus Elastisitas

Pengujian kekuatan transversal dan modulus elastisitas dilakukan menggunakan Universal Testing Machine. Sampel nilon termoplastik berbentuk batang diletakkan pada alat uji, dengan bantalan penekanan di atasnya. Beban diberikan di tengah-tengah sampel secara berkelanjutan hingga sampel patah. Defleksi atau lenturan dicatat pada setiap interval beban tertentu. Nilai kekuatan transversal dan modulus elastisitas dihitung berdasarkan beban maksimum, jarak tumpuan, dan ukuran penampang sampel. Penggunaan Universal Testing Machine memastikan pengukuran kekuatan transversal dan modulus elastisitas dilakukan secara standar dan konsisten, memperoleh data yang presisi dan reliabel. Metode pengujian ini mengikuti standar pengujian material dalam ilmu rekayasa dan kedokteran gigi.

4. Analisis Data

Data yang diperoleh dari pengujian penyerapan air, kekuatan transversal, dan modulus elastisitas dianalisis menggunakan uji ANOVA (Analysis of Variance) untuk mengetahui pengaruh penambahan serat kaca pada berbagai konsentrasi. Uji ANOVA dipilih karena kemampuannya untuk membandingkan rata-rata lebih dari dua kelompok secara simultan. Hasil uji ANOVA kemudian dilanjutkan dengan uji LSD (Least Significant Difference) untuk mengetahui perbedaan signifikan antar kelompok. Penggunaan uji statistik ini memastikan hasil penelitian dapat diinterpretasikan secara objektif dan ilmiah, dan untuk menguji hipotesis penelitian. Metode analisis data ini memastikan validitas dan reliabilitas kesimpulan yang dihasilkan.

III.Hasil Penelitian Pengaruh Konsentrasi Serat Kaca terhadap Penyerapan Air Kekuatan Transversal dan Modulus Elastisitas

Hasil menunjukkan pengaruh signifikan (p < 0,05) dari penambahan serat kaca terhadap penyerapan air, kekuatan transversal, dan modulus elastisitas nilon termoplastik. Penambahan serat kaca 1% dan 1,5% secara signifikan mengurangi penyerapan air dan meningkatkan kekuatan transversal. Namun, hanya penambahan 1,5% serat kaca yang meningkatkan modulus elastisitas secara signifikan dibandingkan dengan kelompok kontrol. Perbedaan modulus elastisitas antara kelompok tanpa penambahan serat kaca dan kelompok dengan penambahan 1% serat kaca tidak signifikan.

1. Pengaruh Penambahan Serat Kaca terhadap Penyerapan Air

Hasil penelitian menunjukkan adanya pengaruh signifikan (p=0,0001, p<0,05) penambahan serat kaca terhadap penyerapan air nilon termoplastik. Penambahan serat kaca 1% dan 1,5% secara efektif menurunkan nilai penyerapan air. Kelompok dengan penambahan serat kaca 1,5% menunjukkan nilai penyerapan air terendah dibandingkan kelompok kontrol dan kelompok dengan penambahan serat kaca 1%. Temuan ini sejalan dengan penelitian Ariyani (2013) dan mendukung teori bahwa serat kaca dapat mengurangi penyerapan air pada nilon. Hasil ini juga konsisten dengan penelitian Gurbuz dkk. (2005) yang menunjukkan bahwa konsentrasi serat kaca yang tinggi berkorelasi dengan penurunan penyerapan air, meskipun penelitian tersebut menggunakan resin akrilik. Perbedaan nilai penyerapan air antar sampel dalam satu kelompok kemungkinan disebabkan oleh kesulitan mengendalikan ketebalan sampel secara seragam, meskipun berada dalam rentang toleransi yang ditentukan (0,5 ± 0,1 mm).

2. Pengaruh Penambahan Serat Kaca terhadap Kekuatan Transversal

Analisis data menunjukkan pengaruh signifikan (p=0,0001, p<0,05) penambahan serat kaca terhadap kekuatan transversal nilon termoplastik. Baik penambahan serat kaca 1% maupun 1,5% meningkatkan kekuatan transversal dibandingkan dengan kelompok kontrol. Uji LSD menunjukkan perbedaan signifikan antara kelompok kontrol dengan kedua kelompok perlakuan. Kelompok dengan penambahan serat kaca 1% menunjukkan kekuatan transversal tertinggi. Hasil ini mendukung temuan Stipho (1998) yang menunjukkan peningkatan kekuatan transversal pada resin akrilik dengan penambahan serat kaca 1%, namun berbeda dengan temuan yang sama, dimana penambahan lebih dari 1% serat kaca justru menurunkan kekuatan transversal. Pada penelitian ini, meskipun penambahan serat kaca 1,5% juga meningkatkan kekuatan transversal, peningkatannya lebih rendah dibandingkan dengan penambahan 1%. Hal ini mungkin disebabkan oleh penggumpalan serat kaca pada konsentrasi yang lebih tinggi, mengakibatkan campuran bahan menjadi tidak homogen. Penelitian Soygun dkk. (2013) juga menunjukkan kekuatan transversal nilon merek Valplast yang tinggi.

3. Pengaruh Penambahan Serat Kaca terhadap Modulus Elastisitas

Hasil uji ANOVA menunjukkan pengaruh signifikan (p=0,003, p<0,05) penambahan serat kaca terhadap modulus elastisitas nilon termoplastik. Uji LSD menunjukkan perbedaan signifikan antara kelompok kontrol dan kelompok dengan penambahan serat kaca 1,5%, tetapi tidak ada perbedaan signifikan antara kelompok kontrol dan kelompok dengan penambahan serat kaca 1%. Kelompok dengan penambahan serat kaca 1,5% memiliki modulus elastisitas tertinggi. Peningkatan modulus elastisitas seiring dengan peningkatan konsentrasi serat kaca menunjukkan bahwa serat kaca meningkatkan kekakuan nilon. Temuan ini sejalan dengan penelitian Lee (2001) dan Orsi (2001) yang menunjukkan peningkatan modulus elastisitas pada resin akrilik dengan penambahan serat kaca. Namun, perlu diperhatikan bahwa peningkatan modulus elastisitas dapat mengurangi fleksibilitas nilon, yang merupakan salah satu keunggulannya. Variasi modulus elastisitas antar sampel dalam satu kelompok kemungkinan disebabkan perbedaan kualitas adhesi antara serat kaca dan matriks polimer, serta kesulitan mengendalikan ketebalan sampel.

IV.Kesimpulan dan Rekomendasi Optimasi Sifat Nilon Termoplastik untuk Basis Gigitiruan

Penelitian ini membuktikan bahwa penambahan serat kaca pada nilon termoplastik efektif mengurangi penyerapan air dan meningkatkan kekuatan transversal. Konsentrasi optimal serat kaca untuk memaksimalkan sifat mekanis nilon termoplastik sebagai basis gigitiruan perlu diteliti lebih lanjut. Walaupun modulus elastisitas meningkat dengan penambahan serat kaca, perlu dipertimbangkan dampaknya terhadap fleksibilitas nilon, yang merupakan salah satu keunggulannya. Penelitian lebih lanjut disarankan untuk mengkaji penggunaan silane coupling agent dalam meningkatkan ikatan antara serat kaca dan matriks nilon.

1. Kesimpulan Umum Pengaruh Penambahan Serat Kaca

Penelitian ini menyimpulkan bahwa penambahan serat kaca pada nilon termoplastik memberikan dampak signifikan terhadap sifat-sifat mekanisnya sebagai bahan basis gigitiruan. Secara khusus, terdapat bukti kuat yang menunjukkan penurunan penyerapan air dan peningkatan kekuatan transversal pada nilon yang diperkuat serat kaca. Hasil ini konsisten dengan beberapa penelitian terdahulu yang menunjukkan efektivitas serat kaca dalam meningkatkan sifat mekanis material polimer. Namun, pengaruh penambahan serat kaca terhadap modulus elastisitas menunjukkan hasil yang lebih kompleks dan memerlukan pertimbangan lebih lanjut. Meskipun ada peningkatan modulus elastisitas, peningkatan tersebut tidak signifikan pada konsentrasi 1% serat kaca, yang memerlukan penelitian lebih lanjut untuk menentukan konsentrasi optimal untuk mencapai keseimbangan antara kekuatan dan fleksibilitas. Temuan ini memberikan wawasan berharga untuk pengembangan dan optimalisasi nilon termoplastik sebagai bahan basis gigitiruan yang lebih unggul.

2. Rekomendasi untuk Penelitian dan Pengembangan Selanjutnya

Berdasarkan hasil penelitian ini, beberapa rekomendasi diajukan untuk penelitian dan pengembangan selanjutnya. Pertama, penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menentukan konsentrasi serat kaca optimal yang dapat memaksimalkan peningkatan kekuatan transversal dan modulus elastisitas nilon termoplastik tanpa mengorbankan fleksibilitas material. Kedua, investigasi lebih mendalam tentang mekanisme interaksi antara serat kaca, silane coupling agent, dan matriks poliamida nilon sangat penting untuk optimasi proses pembuatan. Ketiga, penelitian in vivo perlu dilakukan untuk mengevaluasi kinerja nilon termoplastik yang diperkuat serat kaca dalam kondisi lingkungan oral yang sebenarnya. Hal ini akan memberikan data yang lebih komprehensif dan relevan secara klinis. Keempat, eksplorasi jenis dan ukuran serat kaca lainnya serta variasi silane coupling agent juga perlu dilakukan untuk mengidentifikasi kombinasi material yang paling efektif dalam meningkatkan sifat mekanis nilon termoplastik. Dengan demikian, penelitian lebih lanjut ini akan memberikan informasi yang lebih komprehensif untuk aplikasi klinis yang lebih luas.